知識競賽記分牌畢業(yè)論文

1、<p><b>　　1 引言</b></p><p>　　隨著社會文化的發(fā)展，越來越多的企業(yè)意識到科學文化知識的重要性，為此很多企業(yè)單位為了弘揚國學傳統(tǒng)文化，呼喚人文精神，加強自身素質(zhì)，提升自我修養(yǎng)等原因而開展科學文化知識等的競賽。</p><p>　　電子計分系統(tǒng)可取代傳統(tǒng)記分員手動翻動記分牌的工作模式，對比賽的比分進行快速采集記錄，加工處理，傳遞利用的

2、信息系統(tǒng)。</p><p>　　電子計分器系統(tǒng)是一個負責各種知識競賽技術(shù)支持系統(tǒng)前沿的數(shù)據(jù)采集和分配的專用系統(tǒng)，它負責各類知識競賽結(jié)果、成績信息的采集處理、傳輸分配，即將比賽結(jié)果數(shù)據(jù)通過專用技術(shù)接口、界面、協(xié)議，分別傳送給裁判員、教練員、計算機信息系統(tǒng)、現(xiàn)場顯示系統(tǒng)等。</p><p>　　由于知識競賽的不可重復性，決定了電子計分系統(tǒng)是一個實用性很強、可靠性要求極高的以計算機技術(shù)為核心的電

3、子服務系統(tǒng)。因此，電子計分系統(tǒng)自身組成獨立的采集、分配、顯示發(fā)布系統(tǒng)，做到所以信息的實時、準確、快捷、權(quán)威。電子計分設備是各類知識競賽中不可缺少的電子設備，電子計分系統(tǒng)設計是否合理，關(guān)系到整個知識競賽比賽系統(tǒng)運行的穩(wěn)定和可靠，并直接影響到整個知識競賽的順利進行。</p><p>　　電子計分系統(tǒng)是知識競賽的重要工程項目，是關(guān)系到競賽成敗的關(guān)鍵工程，每一個知識競賽都具有對應的專門電子計分工作系統(tǒng)。這些工作系統(tǒng)各不相

4、同，但都是各單項成績處理系統(tǒng)的前級數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，除了提供計算機成績處理系統(tǒng)競賽數(shù)據(jù)以外，還需要在部分項目中連接顯示屏等其他工作系統(tǒng)，電子計分需要極高的工作穩(wěn)定性和可靠性。</p><p>　　由于以往的知識競賽采用的大部分都是口頭記憶或手動筆記的方式來記錄，這樣一來容易因為人為的原因?qū)е掠嫹殖鲥e，從而影響知識競賽的可靠性，可信任性。而本畢業(yè)設計的知識競賽記分牌可以盡肯能的避免這些情況。</p>&l

5、t;p>　　由于LED顯示是目前公共場所中信息發(fā)布的主要載體，因此該系統(tǒng)也可拓展使用到會展中心、廣場、銀行、市場等公共場所及車站機場等交通運輸行業(yè)。尤其是一些發(fā)布數(shù)據(jù)并需要經(jīng)常手動更新的領(lǐng)域。因此，該項目有著重要意義。</p><p>　　1.1 知識競賽記分牌的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢</p><p>　　隨著社會的發(fā)展和科學的進步以及人們生活水平的提高，越來越多的企業(yè)單位等開始開展各類知識

6、競賽，苦于手動翻動記分牌的工作模式，這就使能簡單操作，直觀顯示的記分牌應運而生。 </p><p>　　知識競賽記分牌系統(tǒng)是一個負責各類知識競賽技術(shù)支持系統(tǒng)前沿的數(shù)據(jù)采集和分配的專用系統(tǒng)，它負責各類比賽的結(jié)果顯示，傳輸分配。即將比賽結(jié)果數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)通過專用技術(shù)接口、界面、協(xié)議，分別傳送給裁判員，觀眾，控制系統(tǒng)顯示器，現(xiàn)場LED顯示牌等。</p><p>　　1.2 單片機的特點及發(fā)展

7、概況</p><p>　　單片機誕生于20世紀70年代，所謂單片機是利用大規(guī)模集成電路技術(shù)把中央處理單元(Center Processing Unit,也即常稱的CPU)和數(shù)據(jù)存儲器(RAM)、程序存儲器(ROM)及其他I/O通信口集成在一塊芯片上，構(gòu)成一個最小的計算機系統(tǒng)，而現(xiàn)代的單片機則加上了中斷單元，定時單元及A/D轉(zhuǎn)換等更復雜、更完善的電路，使得單片機的功能越來越強大，應用更廣泛[1、3]。</p&

8、gt;<p>　　1976年INTEL公司推出了MCS-48單片機，這個時期的單片機才是真正的8位單片微型計算機，并推向市場。它以體積小，功能全，價格低贏得了廣泛的應用，為單片機的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，成為單片機發(fā)展史上重要的里程碑。在MCS-48的帶領(lǐng)下，其后，各大半導體公司相繼研制和發(fā)展了自己的單片機，象Zilog公司的Z8系列。到了80年代初，單片機已發(fā)展到了高性能階段，象INTEL公司的MCS-51系列，Motorola

9、公司的6801和6802系列，Rokwell公司的6501及6502系列等等,此外,日本的著名電氣公司NEC和HITACHI都相繼開發(fā)了具有自己特色的專用單片機。</p><p>　　80年代，世界各大公司均競相研制出品種多功能強的單片機，約有幾十個系列，300多個品種，此時的單片機均屬于真正的單片化，大多集成了CPU、RAM、ROM、數(shù)目繁多的I/O接口、多種中斷系統(tǒng)，甚至還有一些帶A/D轉(zhuǎn)換器的單片機，功能越

10、來越強大，RAM和ROM的容量也越來越大，尋址空間甚至可達64kB，可以說，單片機發(fā)展到了一個新的平臺。</p><p>　　單片機的應用領(lǐng)域 ：（1）單片機在智能儀器儀表中的應用；（2）單片機在工業(yè)測控中的應用；（3）單片機在計算機網(wǎng)絡和通訊技術(shù)中的應用；（4）單片機在日常生活及家電中的應用；（5）單片機在辦公自動化方面。目前單片機滲透到我們生活的各個領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個領(lǐng)域沒有單片機的蹤跡。因此，單片機的學

11、習、開發(fā)與應用在當今社會變的十分重要。</p><p>　　2 基本設計思路與設計方案</p><p>　　2.1 基本設計方案</p><p>　　知識競賽記分牌是一種用數(shù)字顯示時個、十、百的顯示裝置。這次制作設計的記分牌是以以AT89S51單片機為核心，設有12個按鍵，兩組，每組分別為：百位加、百位減、十位加、十位減、個位加、個位減。在硬件電路中采用P0口作為

12、數(shù)碼管的段選驅(qū)動接口，位選信號由P2.0-P2.5控制。</p><p>　　2.2 基本設計思路</p><p>　　主要實現(xiàn)功能為：顯示電路采用七段數(shù)碼管動態(tài)顯示，由于需要顯示百位、十位、個位，所以需要六個數(shù)碼管。三位均可在0至9之間任意調(diào)，</p><p><b>　　3 硬件設計</b></p><p>　　3

13、.1 主要元器件介紹</p><p>　　3.1.1 89S51單片機的基本組成</p><p><b>　?。?） 概述</b></p><p>　　AT89S51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS

14、8位微處理器，俗稱單片機。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89S51是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案[5]。</p><p>　?。?）89S51單片機的基本組成</p><p>　　圖3.1所示為89S51帶閃存(F

15、lash ROM)單片機的基本結(jié)構(gòu)框圖。</p><p>　　圖3.1 89S51單片機結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　其中，兩個16位的定時器/計數(shù)器分別為T0和T1，每個定時器/計數(shù)器都可以設置成計數(shù)方式，用以對外部事件進行計數(shù)，也可以設置成定時方式，并可以根據(jù)計數(shù)或定時的結(jié)果實現(xiàn)計算機控制。T0由兩個8位特殊功寄存器TH0和TL0構(gòu)成；T1由TH1和TL1構(gòu)成。每個定時器都可由軟件設置

16、為定時工作方式或計數(shù)工作方式及其它靈活多樣的可控功能方式。這些功能都由特殊功能寄存器TMOD和TCON所控制。[10~12]</p><p>　?。?） 89S51的功能介紹</p><p>　　圖3.2是AT89S51單片機的外觀圖，它將計算機的功能都集成到這個芯片內(nèi)部去了，就這么一個小小的芯片就能構(gòu)成一臺小型的電腦，因此叫做單片機。</p><p>　　圖3.2

17、 單片機AT89S51外觀</p><p>　　在40個管腳中，其中有32個腳可用于各種控制，比如控制小燈的亮與滅、控制電機的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)、控制電梯的升與降等，這32個腳叫做單片機的“端口”，在單片機技術(shù)中，每個端口都有一個特定的名字，引腳如圖3.3所示：</p><p>　　圖3.3 單片機引腳圖</p><p>　?。?） AT89S51主要特性</p>

18、;<p>　　·與MCS-51 兼容 </p><p>　　·4K字節(jié)可編程閃爍存儲器 </p><p>　　·壽命：1000寫/擦循環(huán)</p><p>　　·數(shù)據(jù)保留時間：10年</p><p>　　·全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz</p><p>　　&

19、#183;三級程序存儲器鎖定</p><p>　　·128*8位內(nèi)部RAM</p><p>　　·32可編程I/O線</p><p>　　·兩個16位定時器/計數(shù)器</p><p><b>　　·5個中斷源 </b></p><p><b>　　&

20、#183;可編程串行通道</b></p><p>　　·低功耗的閑置和掉電模式</p><p>　　·片內(nèi)振蕩器和時鐘電路 </p><p>　?。?） AT89S51管腳說明</p><p><b>　　VCC：供電電壓。</b></p><p><b>

21、;　　GND：接地。</b></p><p>　　P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩

22、沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。 </p><p>　　P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將

23、輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。</p><p>　　P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1”

24、后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。</p><p>　　P3口也可作為AT89S51的一些特殊功能口，如表3.1所示：</p><p>　　表3.1 P3口備選功能</p><p>　　P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。</p><p>　　R

25、ST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。</p><p>　　ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想

26、禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。</p><p>　　/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。</p><p>　　/EA/

27、VPP：當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H~FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。</p><p>　　XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。</p><p>　　XTAL2：來自反向振蕩器

28、的輸出。</p><p>　?。?） AT89S51振蕩器特性</p><p>　　XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件，XTAL2應不接。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。</p><

29、p>　?。?） AT89S51芯片擦除</p><p>　　整個PEROM陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms 來完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲字節(jié)被重復編程以前，該操作必須被執(zhí)行。</p><p>　　此外，AT89S51設有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式

30、下，CPU停止工作。但RAM，定時器，計數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個硬件復位為止[6~8]。</p><p>　　3.1.2 LED數(shù)碼管</p><p>　　（1）LED的驅(qū)動原理</p><p>　　LED（Light Emitting Diode），發(fā)光二極管，簡稱LED,，是一種

31、能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為可見光的固態(tài)的半導體器件，它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光。LED基本上是一塊很小的晶片被封裝在環(huán)氧樹脂里面，所以它非常的小，非常的輕。LED耗電非常低，一般來說LED的工作電壓是2-3.6V。工作電流是0.02-0.03A。這就是說：它消耗的電不超過0.1W。在恰當?shù)碾娏骱碗妷合?，LED的使用壽命可達10萬小時。</p><p>　　LED顯示器是由發(fā)光二極管顯示字段的顯示器件，也可稱為數(shù)碼管。單片機系統(tǒng)

32、中通常使用8段LED數(shù)碼顯示器，其外形及引腳如圖4所示，由圖3.4可見8段LED顯示器由8個發(fā)光二極管組成。其中7個長條形的發(fā)光二極管排列成“日”字形，另一個圓點形的發(fā)光二極管在顯示器的右下角作為顯示小數(shù)點用，通過不同的組合可用來顯示各種數(shù)字，包括A～F在內(nèi)的部分英文字母和小數(shù)點“·”等字樣。 </p><p>　　LED顯示器有兩種不同的形式：一種是8個發(fā)光二極管的陽極為公共端，接+5v，當某個發(fā)光二

33、極管的陰極為低電平的時候，發(fā)光二極管導通，該字段發(fā)光，反之，如果某個發(fā)光二極管的陰極為高電平的時候，發(fā)光二極管截止，該字段不發(fā)光，這種稱為共陽極LED顯示器；另一種是8個發(fā)光二極管的陰極為公共端，接GND，稱為共陰極LED顯示器[4]。如圖3.5所示。 </p><p><b>　　</b></p><p>　　圖3.4 LED顯示器的符號與引腳圖

34、 (a)共陰極結(jié)構(gòu) (b)共陽極結(jié)構(gòu)</p><p>　　圖3.5 LED顯示器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　表3.2 7段LED數(shù)碼管顯示字形表</p><p>　?。?）LED顯示器的接口及顯示方式</p><p>　　LED顯示器有靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種方式。</p><p><

35、;b>　　1.靜態(tài)顯示方式</b></p><p>　　LED在顯示某一字符時，其顯示驅(qū)動電路要具有鎖存功能，由單片機送出的顯示驅(qū)動碼一經(jīng)送出后，在不改變顯示內(nèi)容的情況下，該驅(qū)動碼應一直保持到顯示下一個字符為止。</p><p>　　LED顯示器工作在靜態(tài)方式時，其公共端應接到一個固定的電平（共陰極接低電平，共陽極接高電平）。</p><p>　

36、　由于51單片機的I/O接口輸出具有鎖存功能，所以在程序中只要向?qū)目趯懸@示的字模即可。如果顯示位數(shù)較多，就需要更多的并行口，為簡化電路，往往采用動態(tài)顯示方式。（單片機MCS-51原理及應用開發(fā)教程）</p><p><b>　　2.動態(tài)顯示方式</b></p><p>　　在LED的位數(shù)比較多的時，采用靜態(tài)顯示方式會占用大量的I/O，硬件電路比較復雜，為了簡化電

37、路，降低成本，可采用動態(tài)顯示方式。將每一片LED相同的段碼線并聯(lián)，只由一個8位并行口（字段口）控制，而每位LED的共陰極端引出也由一個并行口（字位口）控制，組成動態(tài)顯示電路。為使各位LED能顯示不同的字符，必須采用掃描顯示方式：先通過字位口輸出使第1位LED的共陰極為0，其余位的共陰極為1，字段口相應的輸出第1位要顯示的字形碼，并延時1ms~5ms，然后字位口輸出使第2位的共陰極為0，其余位的共陰極為1；字段口再輸出第2位要顯示的字形碼

38、，每位輪流循環(huán)顯示。雖然每一瞬間只會有一位LED在顯示，但由于人眼的視覺暫留特性，使人感覺每個LED總在亮。這種方式稱為動態(tài)掃描顯示方式，這種功能可由軟件完成[4、13]。</p><p><b>　　3.1.3 繼電器</b></p><p>　　(1) 繼電器的工作原理和特性 </p><p>　　繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系

39、統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應用于自動控制電路中，它實際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動開關(guān)”。故在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護、轉(zhuǎn)換電路等作用。 </p><p>　　(2) 電磁繼電器的工作原理和特性</p><p>　　電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應，銜鐵

40、就會在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動銜鐵的動觸點與靜觸點（常開觸點）吸合。當線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動觸點與原來的靜觸點（常閉觸點）吸合。這樣吸合、釋放，從而達到了在電路中的導通、切斷的目的。對于繼電器的“常開、常閉”觸點，可以這樣來區(qū)分：繼電器線圈未通電時處于斷開狀態(tài)的靜觸點，稱為“常開觸點”；處于接通狀態(tài)的靜觸點稱為“常閉觸點”。</p>&l

41、t;p><b>　　3.2各單元電路</b></p><p>　　3.2.1電源及外圍電路</p><p>　　AT89S51單片機需要5V直流穩(wěn)壓電源，外圍電路加三端穩(wěn)壓器7805，9V電源直接通過三端穩(wěn)壓塊降壓。加0.1uF電容，主要作用是改善輸入電壓性能，消除電源中的波動紋波。</p><p>　　本設計在單片機輸出引腳后加13個2

42、.7K電阻，主要是起降壓限流作用。</p><p>　　本次電源電路用到三端穩(wěn)壓器7805。三端穩(wěn)壓器是一種串聯(lián)調(diào)整式穩(wěn)壓器,內(nèi)部設有過熱、過流和過壓保護電路。它只有三個外引出端(輸入端、輸出端和公共地端),將整流濾波后的不穩(wěn)定的直流電壓接到集成三端穩(wěn)壓器輸入端,經(jīng)三端穩(wěn)壓器后在輸出端得到某一值的穩(wěn)定的直流電壓。7805型集成三端穩(wěn)壓器,輸出為固定 +5V。</p><p><b&g

43、t;　　3.2.2復位電路</b></p><p>　　51系列單片機系統(tǒng)常常有上電自動復位和按鍵手動復位兩種方法。所謂上電復位，是指計算機加電瞬間，要在RST引腳上出現(xiàn)大于10MS的正脈沖，使單片機進入復位狀態(tài)。按鈕復位是指用戶按下“復位”按鈕，使單片機進入復位狀態(tài)。復位是靠外部電路實現(xiàn)的，上電時，+5v電源立即對單片機芯片供電，同時對電容充電，電容上電壓建起后又釋放，從而產(chǎn)生一定寬度的正脈沖，是單

44、片機實現(xiàn)上電復位[9]。</p><p>　　圖3.6 脈沖復位電路</p><p>　　按鍵手動復位又分按鍵電平復位和按鍵脈沖復位。本次設計采用的是按鍵脈沖復位，電路圖如3.6所示，它是利用RC微分電路產(chǎn)生的正脈沖來實現(xiàn)的。</p><p>　　3.2.3 總原理圖</p><p><b>　　圖3.7</b><

45、/p><p>　　3.3 知識競賽記分牌具體制作步驟</p><p>　　在這個篇幅里面我將介紹，我是如何制作我的知識競賽記分牌的。</p><p>　　3.3.1使用Protel 99SE制PCB板</p><p>　　PCB 即 Printed Circuit Board 的簡寫，中文名稱為印制電路板，又稱印刷電路板、印刷線路板，是重要的電子

46、部件，是電子元器件的支撐體，是電子元器件電氣連接的提供者。由于它是采用電子印刷術(shù)制作的，故被稱為“印刷”電路板。</p><p>　　在印制電路板出現(xiàn)之前，電子元器件之間的互連都是依靠電線直接連接實現(xiàn)的。而現(xiàn)在，電路面板只是作為有效的實驗工具而存在；印刷電路板在電子工業(yè)中已經(jīng)占據(jù)了絕對統(tǒng)治的地位。 </p><p>　　印刷電路板的設計是以電路原理圖為根據(jù)，實現(xiàn)電路設計者所需要的功能。印刷

47、電路板的設計主要指版圖設計，需要考慮外部連接的布局、內(nèi)部電子元件的優(yōu)化布局、金屬連線和通孔的優(yōu)化布局、電磁保護、熱耗散等各種因素。優(yōu)秀的版圖設計可以節(jié)約生產(chǎn)成本，達到良好的電路性能和散熱性能。簡單的版圖設計可以用手工實現(xiàn)，復雜的版圖設計需要借助計算機輔助設計（CAD）實現(xiàn)。</p><p>　　Protel 99SE是澳大利亞Protel Technology公司推出的一個全方位電路板設計軟件，該軟件功能強大，人

48、機界面友好，易學易用，使用該軟件可以容易的設計電路原理圖、畫元件圖、設計電路板、畫元件封裝圖和電路仿真，是業(yè)內(nèi)人士首選的電路板設計工具。</p><p><b>　　3.3.2 制板</b></p><p>　　首先，用Protel99SE繪制完各模塊PCB后將其打印在轉(zhuǎn)印紙上，打印在光滑的那一面上。</p><p>　　然后，把單面附銅板按設

49、計要求，即按照打印好的轉(zhuǎn)印紙大小（但比其略大）裁剪好，并用細砂紙把附銅板表面的氧化層及污垢輕輕磨掉，各邊用銼刀銳角倒鈍，防止焊接安裝時劃破手指。</p><p>　　其次，把打印好的轉(zhuǎn)印紙有電路圖的那一面貼在準備好的附銅板上，用普通的照片塑封機在180℃~200℃時對貼有轉(zhuǎn)印紙的附銅板來進行加熱，反復加壓3~4遍，使轉(zhuǎn)印紙上電路的墨粉融化后完全吸附在附銅板上作為腐蝕時對有效電路的保護層。</p>&

50、lt;p>　　最后，等附銅板冷卻后揭去熱轉(zhuǎn)印紙，此時，應清晰的看到融化的油墨吸附在附銅板上，但在轉(zhuǎn)印的過程中，仍會有這樣那樣的瑕疵，以至于會有沒有印到的地方。這個時候，我們就需要進行加工，試驗證明，用松香水代替沒有印到的油墨，效果較好，抗腐蝕能力較強。接著，放到雙氧水+鹽酸+水（2:1:2）混合液溶液中腐蝕，15分鐘至20分鐘后，附銅板沒有被油墨覆蓋的地方基本上被腐蝕掉了，然后我們用細砂紙輕輕擦掉表面的油墨，做工精細的印刷電路板就

51、呈現(xiàn)在眼前了。</p><p>　　電路板制好后應及時涂上松香水（松香和酒精按1：2左右溶合），作為助焊保護層，又能保護電路板的新銅線不被氧化。</p><p><b>　　3.3.3 打孔</b></p><p>　　打孔是一個比較細致的活，因為如果方法不當，極容易造成劃邊等問題，這樣既不利于元器件的焊接，也不美觀。用臺鉆在PCB板上打孔，注

52、意要根據(jù)實際元件的引腳粗細及時更換合適的鉆頭，以免元件插不進去。打孔時，當鉆頭剛接觸到板時要慢，等大概位置確定了再逐步往下，切忌一下子用力過猛，這樣易造成打孔不正且易損害鉆頭，使用臺鉆時要注意安全。</p><p><b>　　3.3.4 焊接</b></p><p>　　電路板的焊接可以分為三個步驟。</p><p>　　第一步，凈化電路板的

53、金屬表面，去除灰塵和其他雜物。用砂紙在已經(jīng)制好的印刷板上，輕輕的摩擦，盡量使印刷板表面光滑</p><p>　　第二步，元器件引腳與導線線頭的處理。元器件焊接前一定要清除引腳上的氧化層，可以用橡皮擦，也可以用小刀等利器輕刮。導線線頭在焊接前要上錫處理，否難以焊接，容易出現(xiàn)虛焊。</p><p>　　第三步，把焊料填充到被焊金屬表面，將焊點焊牢。一般情況下使用的都是帶助焊劑的焊錫絲，不用考慮

54、焊料問題。一個值得推薦的手工焊接程序是，快速地把加熱和上錫的烙鐵頭接觸帶芯錫線，然后接觸焊接點區(qū)域，用熔化的焊錫幫助從烙鐵到工件的最初的熱傳導。然后把焊錫絲移開將要接觸焊接表面的烙鐵頭。有些人推薦首先把烙鐵頭接觸引腳/焊盤；把焊錫絲放在烙鐵頭與引腳之間，形成熱橋；然后快速地把錫線移動到焊接點區(qū)域的反面。任何一種方法，如果正確完成，都將給出滿意的結(jié)果。我在黃老師的指導下，用的是第一種方法，效果感覺不錯。</p><p&

55、gt;　　3.3.5 框架及底座的制作</p><p>　　如果沒有一個好的框架，那么知識競賽記分牌不能算是完整的。我的外框架是采用鋼化塑料制作的。下面我將簡單介紹制作過程。</p><p>　　首先，把塑料鋸成兩端45度倒角的長條，尺寸分別為70cm、19.8cm各2根。再把四條鋸好的邊框45度組合，采用AB膠進行粘合，再用自攻螺絲固定。注意，自攻螺絲一定要固定在框架內(nèi)，不然會影響美觀。

56、</p><p>　　其次，測量有機玻璃，注意，要比框架略小，玻璃劃完后同樣用AB膠進行貼合，這樣，框架基本就制作完了。</p><p>　　然后，在框架表面進行打孔，這次設計設有12個按鍵，因此要精確的找到按鍵所在的位置，選擇合適的鉆頭慢慢打孔，防止打偏，盡量做到美觀。</p><p>　　最后，進行上電調(diào)試。</p><p><b&

57、gt;　　3.4 調(diào)試</b></p><p>　　本設計的調(diào)試以軟件調(diào)試為主，看看能不能達到預期的目的。在剛開始完成記分牌制作時，我們進行了調(diào)試，但是的確出現(xiàn)了問題。原先加\減按鍵是這樣設計的：當設置好一個數(shù)后，按下加\減鍵，則記分牌開始加或減，顯示定格在所加或減的數(shù)上，但是有的時候加變減，減變加，就違背了當時我們設計的初衷，如果應用在比賽上就會導致出錯。</p><p>　

58、　為此，將控制柜拆下進行檢查，看加減鍵是否有接錯的地方。</p><p><b>　　4 軟件設計</b></p><p>　　4.1 主程序流程圖</p><p><b>　　圖 4.1</b></p><p><b>　　4.2子程序流程圖</b></p>

59、<p><b>　　4.2.1控制框圖</b></p><p><b>　　圖 4.2</b></p><p><b>　　4.2.2方案框圖</b></p><p><b>　　圖 4.3</b></p><p>　　4.2.3 LED 掃描

60、顯示子程序流程圖</p><p><b>　　4.3 匯編程序</b></p><p>　　ORG 0000H ;p2.6p2.2個位調(diào)節(jié)，p2.5p2.7十位調(diào)節(jié) p2.4p2.3百位調(diào)節(jié)，</p><p>　　;p3.0至p3.2接數(shù)碼管公共端</p><p>　　AJMP MAIN

61、 ;調(diào)用主程序</p><p>　　ORG 0100H ;從0100H地址入口</p><p>　　MAIN: MOV SP,#60H ;堆棧指針從60H地址開始</p><p>　　MOV R0,#79H ;計時,秒單位從地址79H開始</p><p>　　MO

62、V R7,#03H ;給計時單位賦予6位地址</p><p>　　ML1: MOV @R0,#00H ;每個計時單位清0</p><p>　　INC R0</p><p>　　DJNZ R7,ML1 </p><p>　　ML0: LCALL DISP

63、 ;調(diào)用顯示程序</p><p>　　JB P2.6,VVV1 ;加個位如不等于0,則轉(zhuǎn)到標號TTT1處執(zhí)行</p><p>　　LCALL D120ms ;等于0就延遲120ms</p><p>　　JB P2.6,VVV1 </p><p>　　ACALL D

64、ISP</p><p>　　LCALL EJ1 ;等于0就調(diào)用個加程序</p><p>　　LJMP ML0 ;調(diào)用顯示程序</p><p>　　VVV1: JB P2.2,TTT1 ;減個位如不等于0,則轉(zhuǎn)到標號TTT1處執(zhí)行</p><p>　　LCALL

65、D120ms ;等于0就延遲120ms</p><p>　　JB P2.2,TTT1 </p><p>　　ACALL DISP</p><p>　　LCALL EJ2 ;等于0就調(diào)用個減程序</p><p>　　LJMP ML0 ;調(diào)用顯示程序&l

66、t;/p><p>　　TTT1: JB P2.4,VVV2</p><p>　　LCALL D120ms</p><p>　　JB P2.4,VVV2</p><p>　　ACALL DISP</p><p>　　LCALL SJ1 ;調(diào)用百加程序</p

67、><p>　　SJMP ML0</p><p>　　VVV2: JB P2.3,TTT2</p><p>　　LCALL D120ms</p><p>　　JB P2.3,TTT2</p><p>　　ACALL DISP</p><p>　　LCALL

68、 SJ2 ;調(diào)用百減程序</p><p>　　SJMP ML0</p><p>　　TTT2: JB P2.5,VVV3</p><p>　　LCALL D120ms</p><p>　　JB P2.5,VVV3 </p><p>　　ACA

69、LL DISP</p><p>　　LCALL FJ1 ;調(diào)十位加程序</p><p>　　LJMP ML0</p><p>　　VVV3: JB P2.7,ML0</p><p>　　LCALL D120ms</p><p>　　JB P2.7,

70、ML0</p><p>　　ACALL DISP</p><p>　　LCALL FJ2 ;調(diào)用十位減程序</p><p>　　LJMP ML0</p><p>　　FJ1: MOV R0,#7AH ;賦予寄存器R0,十位地址</p><p>　　ACA

71、LL DADD1 ;調(diào)用加法程序</p><p>　　MOV A,R2 ;把寄存器R2中調(diào)整后分的值賦予累加器A</p><p>　　XRL A,#00H ;把累加器A中的值與60比較</p><p>　　JNZ TTT4 ;如不等于60轉(zhuǎn)到TTT4處執(zhí)行,否則順序

72、執(zhí)行</p><p>　　ACALL JJJ1 ;調(diào)用高位進位處理 </p><p><b>　　RET</b></p><p>　　FJ2: MOV R0,#7AH ;賦予寄存器R0,十位地址</p><p>　　ACALL DADD2 ;調(diào)用加法

73、程序</p><p>　　MOV A,R2 ;把寄存器R2中調(diào)整后分的值賦予累加器A</p><p>　　XRL A,#09H ;把累加器A中的值與60比較</p><p>　　JNZ TTT4 ;如不等于60轉(zhuǎn)到TTT4處執(zhí)行,否則順序執(zhí)行</p><p>　　

74、ACALL JJJ2 ;調(diào)用高位退位處理</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　SJ1: MOV R0,#7BH ;賦予寄存器R0，百位地址</p><p>　　ACALL DADD1 ;調(diào)用加法程序</p><p>　　MO

75、V A,R2 ;把寄存器R2中調(diào)整后的值賦予累加器A</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　SJ2: MOV R0,#7BH ;賦予寄存器R0，百位地址</p><p>　　ACALL DADD2 ;調(diào)用加法程序</p><

76、p><b>　　RET</b></p><p>　　EJ1: MOV R0,#79H ;賦予寄存器R0,秒十位地址</p><p>　　ACALL DADD1 ;調(diào)用加法程序</p><p>　　MOV A,R2 ;把寄存器R2中秒的數(shù)值賦予累加器A</p&

77、gt;<p>　　XRL A,#00H ;把累加器A中的值與0比較</p><p>　　JNZ TTT4 ;如不等就轉(zhuǎn)到TTT4處執(zhí)行，否則順序執(zhí)行</p><p>　　ACALL JJJ1 ;調(diào)用高位進位處理</p><p><b>　　RET</b>&

78、lt;/p><p>　　EJ2: MOV R0,#79H ;賦予寄存器R0,秒十位地址</p><p>　　ACALL DADD2 ;調(diào)用加法程序</p><p>　　MOV A,R2 ;把寄存器R2中秒的數(shù)值賦予累加器A</p><p>　　XRL A,#09

79、H ;把累加器A中的值與60比較</p><p>　　JNZ TTT4 ;如不等就轉(zhuǎn)到TTT4處執(zhí)行，否則順序執(zhí)行</p><p>　　ACALL JJJ2 ;調(diào)用高位退位處理 </p><p><b>　　RET</b></p><p>　　

80、TTT4: LCALL DISP ;調(diào)用顯示程序</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　DADD1: MOV A,@R0 ;把地址單元中的數(shù)值賦予累加器A</p><p>　　ADD A,#01H ;加1</p><p>

81、;　　DA A </p><p>　　ANL A,#0FH ;屏蔽數(shù)據(jù)中的高四位(十位上的數(shù)據(jù))</p><p>　　MOV @R0,A ;把累加器A中低四位數(shù)據(jù)賦予R0</p><p>　　MOV R2,A ;把累加器A中修正過的數(shù)據(jù)賦予寄存器R2</p>&l

82、t;p>　　RET ;回到起始處</p><p>　　DADD2: MOV A,@R0 ;把地址單元中的數(shù)值賦予累加器A</p><p>　　ADD A,#09H ;減去1</p><p>　　DA A </p><p>　　ANL

83、 A,#0FH ;屏蔽數(shù)據(jù)中的高四位</p><p>　　MOV @R0,A ;把累加器A中低四位數(shù)據(jù)賦予R0</p><p>　　MOV R2,A ;把累加器A中修正過的數(shù)據(jù)賦予寄存器R2</p><p>　　RET ;回到起始處</p>&

84、lt;p>　　JJJ1: INC R0</p><p>　　MOV A,R0 ;把寄存器R2中的值賦予累加器A</p><p>　　XRL A,#7BH ;把累加器A中的值與24比較</p><p>　　JNZ EJ1</p><p>　　LJMP

85、SJ1</p><p>　　JJJ2: INC R0</p><p>　　MOV A,R0 ;把寄存器R2中的值賦予累加器A</p><p>　　XRL A,#7BH ;把累加器A中的值與24比較</p><p>　　JNZ EJ2</p><p

86、>　　LJMP SJ1</p><p>　　DISP: MOV R1,#79H ;把秒的個位地址賦予寄存器R1</p><p>　　MOV R5,#01H ;把十六進制數(shù)1賦予寄存器R5</p><p>　　PLAY: MOV A,R5 ;把寄存器R5中的數(shù)值賦予累加器A<

87、;/p><p>　　MOV P1,#00H ;P1口輸出為0</p><p>　　MOV P3,A ;累加器A中的值賦予P3</p><p>　　MOV A,@R1 ;把寄存器R1中的數(shù)值賦予累加器A</p><p>　　MOV DPTR,#TAB ;指向

88、段碼表起始位置</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR ;將顯示字型段碼表送A</p><p>　　MOV P1,A ;將累加器A中的段碼表賦予P1輸出</p><p>　　LCALL DI1ms ;調(diào)用戶顯示時間</p><p>　　INC R1

89、 ;指向下一個地址</p><p>　　MOV A,R5 ;把寄存器R5中的值重新賦予累加器A</p><p>　　JB ACC.2,ENDOUT ;P3口動態(tài)掃描顯示程序</p><p>　　RL A ;把累加器A中的數(shù)值左移</p><p>　　MOV

90、 R5,A ;把累加器A中的值賦予寄存器R5</p><p>　　AJMP PLAY ;調(diào)用標號PLAY處程序,循環(huán)動態(tài)掃描顯示</p><p>　　ENDOUT:MOV P3,#00H ;P3口關(guān)閉</p><p>　　MOV P1,#00H ;P1口關(guān)閉</p&g

91、t;<p><b>　　RET</b></p><p>　　TAB: DB 77H,41H,3BH,6BH,4DH,6EH,7EH,43H,7FH,6FH,00H</p><p>　　DI1ms: MOV R6,#14H</p><p>　　D11: MOV R7,#19H</p><

92、;p>　　D12: DJNZ R7,D12</p><p>　　DJNZ R6,D11 ;延時程序</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　D120ms:MOV R4,#28</p><p>　　TTT3: LCALL DI1ms<

93、/p><p>　　ACALL DISP</p><p>　　DJNZ R4,TTT3 ;延時程序</p><p><b>　　RET</b></p><p><b>　　END</b></p><p><b>　　結(jié) 論</b>

94、</p><p>　　本次畢業(yè)設計，我覺得從整體上來說是成功的，從軟件的設計，到實物的制作，基本上達到了我們預期的目的。 </p><p>　　本次設計我們采用的是AT89S51單片機芯片，實現(xiàn)了具有加減百位、加減十位、加減個位的功能，并能夠外接負載，通過繼電器達到控制負載的目的。在實物的具體制作過程中，我真正的學到了很多平時學不到的技能。一些看起來比較簡單的東西，當你具體的去制作時將會遇

95、到很多的問題，沒有我們想象的那么簡單，這就要求我們在動手之前把應該考慮的東西都考慮在內(nèi)。我印象最深的就是在制作外框架的時候，從測量、截據(jù)、膠合到打孔，都要做的很精確，容不得半點錯誤，不然所有工作都將前功盡棄。</p><p>　　在使用單片機的這個過程中我不僅掌握了單片機的引腳功能、組成部分，還學習了單片機在系統(tǒng)擴展方面的外圍電路連接，又一次熟悉及鞏固了匯編語言，從而也達到了了解一些計數(shù)器和寄存器功能的目的。&l

96、t;/p><p>　　但這次設計還有很多不足的地方，由于一些原因，沒有能及時得到改正，比如說在計數(shù)器百位加減的中，按加鍵卻是控制減，然后通過排查，找到原來是百位加減控制線連接錯誤。</p><p>　　通過這段時間的學習，我覺得我的最大收獲則是在自己的動手能力有了很大的提高，同時也加強了自己的理論知識。對于我們這個專業(yè)的工科學生，不僅要掌握理論知識，更要注重自己的實踐動手能力。作為即將走上工作

97、崗位上的我來說，是一次很好的體驗，為以后的工作、學習打下了一個良好的基礎(chǔ)。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　經(jīng)過幾個月的努力，我的畢業(yè)設計終于完成了，在此，我要由衷的感謝這次畢業(yè)設計的指導老師xx老師，他一絲不茍的工作作風，嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，平易近人的人格魅力對我影響深遠。在這次畢業(yè)設計的整個設計和制作過程中，我不僅鞏固了以前課堂上的理

98、論知識，更鍛煉了動手能力，可以說，每一步都是在xx老師的幫助下完成的。由于我的設計在動手方面要求很多，經(jīng)常用到機械方面的儀器，為此，xx老師經(jīng)常頂著太陽帶我去有這種儀器的倉庫進行加工制作，這對于已經(jīng)退休的xx老師來說是非常不容易的，退居二線他依然心系學校，心系學生。</p><p>　　最后我還要感謝在大學四年所有幫助過我的老師和同學，正是由于他們的幫助，我的畢業(yè)設計才能順利完成，才能使我真正的掌握知識和才干，為

99、以后的工作學習打下良好的基礎(chǔ)。</p><p><b>　　參 考 文 獻</b></p><p>　　1 李群芳，黃建.單片微型計算機與接口技術(shù).北京：電子工業(yè)出版社，2001</p><p>　　2 歐陽文.ATMEL89系列單片機的原理與開發(fā)實踐.北京：中國電力出版社，2007</p><p>　　3 王幸之

100、，鐘愛琴，王雷，王閃.AT89系列單片機原理與接口技術(shù).北京：北京航空航天大學出版社，2004</p><p>　　4 趙建領(lǐng).51系列單片機開發(fā)寶典.北京：電子工業(yè)出版社，2007</p><p>　　5 李廣弟，朱月秀，王秀山.單片機基礎(chǔ)（修訂本）.北京：北京航空航天大學出版社，2001</p><p>　　6 梅麗鳳，王艷秋，汪毓鐸，張軍.單片機原理及接

101、口技術(shù).北京：清華大學出版社；北京交通大學出版社，2006</p><p>　　7 朱宇光，陸錦軍.單片機應用新技術(shù)教程.北京：電子工業(yè)出版社，2000</p><p>　　8 高偉.AT89單片機原理及應用.北京：國防工業(yè)出版社，2008</p><p>　　9 汪道輝.單片機系統(tǒng)設計與實踐.北京：電子工業(yè)出版社，2006</p><p&

102、gt;　　10 凌玉華.單片機原理及應用系統(tǒng)設計.北京：中南大學出版社，2006</p><p>　　11 謝維成.單片機原理與應用及C51程序設計.北京：清華大學出版社，2006</p><p>　　12 晁陽.單片機MCS-51原理及應用開發(fā)教程.北京：清華大學出版社，2007</p><p>　　13 楊將新，李華軍，劉東駿.單片機程序設計及應用從基礎(chǔ)

103、到實踐.北京：電子工業(yè)出版社，2006</p><p>　　14 高鵬，安淘，寇懷成.Protel 99入門與提高.北京：人民郵電出版社，2003</p><p>　　15 肖玲妮，袁增貴.Protel 99se印刷電路板設計教程.北京：清華大學出版社，2003</p><p>　　附錄A：知識競賽記分牌底板圖</p><p><b

104、>　　附錄B：元器件清單</b></p><p>　　AT89S51 單片機 1個</p><p>　　SM411801D 超高亮LED數(shù)碼管 1×6個</p><p>　　直流9V電源 1個</p><p

105、>　　12M晶振 1個</p><p>　　發(fā)光二極管 1×4個</p><p>　　L7805三端穩(wěn)壓管 1個</p><p>　　L7806三端穩(wěn)壓管 1個

106、</p><p>　　2.7K電阻 1×13個</p><p>　　1K電阻 1×7個</p><p>　　10K電阻 1×2個</p><p&

107、gt;　　0.1uF電容 1個</p><p>　　10uF電容 1×2個</p><p>　　30pF電容 1×2個</p><p>　　1000uF電容

108、 1個</p><p>　　47uF電容 1×2個</p><p>　　8050三極管 1×7個</p><p>　　8550三極管 1×6個</

109、p><p>　　9013三極管 1×6個</p><p>　　9012三極管 1個</p><p>　　電磁式繼電器 1個</p><p>　　按鈕